CONSTRUCCION DE UNA FUENTE DE PODER

Universidad Tecnológica de la MixtecaIngeniería en Física Aplicada

Marvin Roberto Pablo Galán, Irving Gazga Gurrion, Iván López Carrasco, Cesar Alejandro López Ortiz

INDICE:

Resumen Objetivo Introducción Material Desarrollo Análisis Conclusión Agradecimientos Bibliografía

RESUMEN:

En esta práctica se realizo una fuente de poder regulada con una capacidad que iba de 1.2 a 12 volts de corriente continua, dicha fuente transforma el voltaje de 120 volts de corriente alterna con la ayuda de un transformador de a un voltaje más pequeño

OBJETIVO:

Confirmar la ley de Faraday de inducción magnética y medir el valor del flujo magnético para diferentes casos.

INTRODUCCION:

Los fenómenos eléctricos han sido bastante conocidos durante toda la historia de la humanidad. De hecho el término “electricidad” viene del adjetivo en latín electricus, que quiere decir “hecho de ámbar”, que a su vez viene de electrón, griego para ámbar; puesto que el ámbar se podía cargar eléctricamente relativamente fácilmente mediante la frotación. Y así pues, hasta el momento todos hemos llevado una

Gráfico 1

Figura 2

vida bastante cómoda gracias a la electricidad, des este modo se nota la importancia de ella dentro de nuestra vida cotidiana.

Todo empezó a mediados de 1800′s con un danés que haciendo algunos experimentos se dio cuenta de que un conductor que tiene una corriente a través de él genera un campo magnético. Así que él  pensó que un campo magnético podría crear a su vez, una corriente eléctrica.Faraday utilizó un montaje como se ve en el grafico (1).

En este montaje la corriente que pasa por la bobina produce un campo magnético que se concentra en el anillo de hierro, mientas que la bobina de la derecha está conectada a un galvanómetro. Cuando el campo magnético generado por la bobina izquierda esa estacionario no aparecía corriente inducida en la bobina derecha. Sin embargo aparecía una corriente momentánea en el instante en

que se cerraba el interruptor S de la bobina izquierda, cuando se abría de nuevo volvía a observarse una corriente inducida momentáneamente en la bobina derecha y esta tenía sentido contrario a la primera. Por lo tanto únicamente existía corriente inducida cuando el campo magnético producido por la bobina estaba cambiado.

La figura de la derecha muestra una bobina conectada a un galvanómetro, si introducimos un imán recto en la bobina con su polo norte hacia la bobina ocurre que mientras el imán esté en movimiento el galvanómetro se desvía, poniendo en manifiesto que esta pasado una corriente por la bobina. Si el imán se mueve alejándose de la bobina el galvanómetro se desvía nuevamente pero en sentido contrario, lo que quiere decir que la corriente en la bobina ahora está en sentido contrario.Con varios experimentos de este tipo se demuestra que lo que importa es el movimiento relativo del imán y la bobina. La corriente que aparece en este experimento se llama corriente inducida y se dice que es producida por una fuerza electromotriz inducida.

El segundo experimento de este tipo es el que mostramos a través de la figura (2). Las bobinas se colocan en reposo una con respecto a la otra, cuando se cierra el interruptor S, produciendo una corriente constante en la bobina de la derecha, el galvanómetro se desvía momentáneamente, cuando se abre el interruptor, nuevamente el galvanómetro se desvía. Los experimentos demuestran que habrá una Fem inducida en la bobina de la izquierda siempre que cambia la corriente de la bobina de la derecha. Lo importante es la rapidez con la cual cambia la

corriente y no la magnitud de la misma.

Faraday tuvo la intuición de darse cuenta que el cambio en el flujo φB de inducción magnética para la bobina de la izquierda y en los otros experimentos realizados era el factor común importante. Este flujo puede ser producido por un imán recto o por una espira de corriente.

La ley de la inducción de Faraday dice que la fuerza electromotriz inducida ε en un circuito es igual al valor negativo de la rapidez con la cual está cambiando el flujo que atraviesa el circuito. La ecuación que define la ley de inducción de Faraday la podemos expresar como:

ε=−d φB

dtEl signo menos es una indicación del sentido de la Fem inducida. Si la bobina tiene N vueltas, aparece una Fem en cada vuelta que se pueden sumar, es el caso de los tiroides y solenoides, en estos casos la Fem inducida será:

ε=−Nd φB

dt=

−d (N φB)dt

Podemos resumir diciendo “La fuerza electromotriz inducida en un circuito es proporcional a la rapidez con la que varía el flujo magnético que lo atraviesa, y directamente proporcional al número de espiras del inducido.”

MATERIAL:

Puente rectificador= 4 Diodos de 2 Amperios D1 =1 Diodo LED ROJO D2 =1 DIODO N4148 D3= 1 Diodo de 2 Amperios D4= 1 Diodo LED VERDE D5=1 Diodo de 2 Amperios R1= Resistencia de 1KΩ R2= Resistencia de 1.8KΩ R3= Resistencia de 1Ω, 2WATTS R4= Resistencia de 220Ω R5= Resistencia de 2.2KΩ P1= Potenciómetro de 5KΩ C1= Condensador de 2200uF C2= Condensador de 10uF C3= Condensador de 100Nf U1= Integrado LM317T Q1= Transistor NPN BC548 Transformador 30 Volts 1.5 Amperes Protoboard

PROCEDIMEINTO:

Gráfica 1.1 Bobina de 400 vueltas. Gráfica 1.2 Bobina de 400 vueltas con ajuste.

Para este experimento se necesito del software data estudio para que mediante un sensor de voltaje conectado a la computadora ésta pudiera registrar un voltaje el cual era generado por una bobina que sería conectada a la interfaz por media de cables banana-banana. Luego de hacer las conexiones correspondientes se hizo pasar el imán a través de la bobina, de tal modo que no tuviera contacto alguno con las paredes de dicha bobina, con ello se generaba un voltaje el cual sería medido por la computadora con ayuda del software. Asi este mismo procedimiento se realizo haciendo una variación en el número de vueltas del embobinado, pues se hizo la toma de datos para bobinas de 400, 800 y 1600 vueltas.

RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS:

Al haber concluido el experimento, se registraron los datos que muestran en las siguientes tablas, cada una correspondiente al número de espiras que presentaba cada bobina.Las primeras mediciones que se hicieron corresponden a la bobina que presenta 400 vueltas. La gráfica (1) muestra picos muy elevados, así que se requirió de un ajuste sinusoidal de la gráfica con ayuda del software DataStudio, de esta manera se logró obtener una representación gráfica mejor del experimento para esta bobina.

Como muestra el ajuste sinusoidal en la gráfica el voltaje máximo promedio, medido por el programa DataStudio, es de 0.193± 0.028 volts con su respectivo error, así como también se puede apreciar gracias al periodo que es de 0.467± 0.0028 seg. el cual indica la rapidez con la cual el imán pasaba a través de la bobina. Con un desfasamiento obtenido del ajuste el cual es de -0.116± 0.023 u. lo cual muestra que el imán ya estaba empezando a pasar a través de la bobina antes de que el tiempo empezara a correr en el programa. Los picos que se ven en el ajuste sinusoidal indican que el movimiento de liman no fue constante ya que en el tiempo transcurrido hubo varias veces en las que o el flujo magnético era mayor o era mucho menor que en el resto del tiempo. El análisis de los resultados es semejante para las siguientes gráficas.

Gráfica 3.1 Bobina de 1600 vueltas. Gráfica 3.2 Bobina de 1600 vueltas.

fddfdfdfdfdfd

La gráfica 2.2 muestra un voltaje máximo de 0.301±0.032 volts. Con un periodo de 0.378±0.0013 seg. Además del desfasamiento de 0.00471±0.022 u.Así mismo la gráfica 3.2 muestra un voltaje máximo de 0.965±0.064 volts. Con un periodo de 0.341±0.0057 seg. Por último presenta un desfasamiento de -0.120±0.0073 u.Al haber analizado cada uno de los resultados obtenidos, se puede notar la diferencia en el cambio del voltaje debido principalmente al número de espiras dentro de la bobina, produciendo un mayor voltaje aquella que tiene más espiras.

CONCLUSION: Mediante esta práctica se pudo comprobar una parte de la ley de Faraday de inducción, se corroboro que la fem inducida por medio de una bobina depende del número de vueltas de la misma y del flujo de la carga que pasa por ella, nótese también que los valores para el voltaje máximo y mínimo están relacionado directamente con la velocidad con la cual el imán en forma de barra entraba y salía a través de la bobina.

AGRADECIMIENTOS:Agradecemos al personal encargado del laboratorio de Física de la Universidad Tecnológica de la Mixteca por habernos dados las facilidades para realizar el experimento, tanto el equipo como las instalaciones del mismo.

BIBLIOGRAFIA:[1] Física Resnick, volumen II, 4ta. Edición, 1999, pag [259]

Gráfica 2.1 Bobina de 800 vueltas con ajuste.

[2] Física II , Giancolli, 6ta. Edición, 2006, pag [317]